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3F PIC / 1000 Series PIC－UHV TPD 快速事件高靈敏度氣體分析系統
3F PIC / 1000 Series PIC－UHV TPD 快速事件高靈敏度氣體分析系統
Triple Filter Quadrupole、Digital Pulse Ion Counting 與奈秒級時間解析，專為 Fast Event UHV Studies 設計
Hiden 3F PIC Series 是一套專為Ultra-High Vacuum TPD、Fast Desorption Event 與高時間解析 Gas Analysis設計的高精度 Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer。
系統搭配 Digital Pulse Ion Counting Detector，可提供寬廣 Dynamic Range 與快速資料擷取，適合研究材料表面於 Temperature Programmed Desorption、Pulsed Gas Experiment 或快速化學事件中所釋放的 Gas Species。
透過 Low Profile Ion Source、UHV-Compatible Mass Filter Shroud、Multiple Ion Detection 與高速 Gating，3F PIC 能將極微弱的 UHV Gas Signal 與時間變化精確對應。
3F PIC 系統概述
針對 UHV 環境中的快速脫附、瞬態氣體訊號與多質量通道同步量測。
在傳統 RGA 應用中，主要目標通常是分析穩定或緩慢變化的 Vacuum Background；但在 TPD、Surface Desorption、Pulsed Gas 或 Fast Reaction Event 中，Gas Signal 可能在極短時間內快速改變。
3F PIC 將 Hiden High Precision Triple Filter Quadrupole 與 Digital Pulse Ion Counting Detection 結合，在保持高靈敏度與寬 Dynamic Range 的同時，提高時間解析與資料擷取速度。
系統亦提供 Analog 與 Digital Inputs，可將 Sample Temperature、Experiment Trigger 或其他外部訊號與 Mass Spectrometer Data 同步記錄。
這使 3F PIC 特別適合研究Temperature Programmed Desorption、Surface Reaction、Adsorption / Desorption Kinetics、Hydrogen Release、Catalysis 與 UHV Surface Science。
UHV Temperature Programmed Desorption
將 Sample Temperature 與不同 Gas Species 的 Desorption Signal 即時同步。
Temperature-Resolved Mass Spectrometry
TPD 實驗會依預定 Heating Ramp 升高 Sample Temperature，同時監測由材料表面釋放的氣體或分子。
不同 Adsorption State、Binding Energy 或 Surface Site 往往會在不同 Temperature Region 形成 Desorption Peaks。
3F PIC 可同步取得 Mass Channel Data 與 Sample Temperature，因此可直接建立 MS Signal versus Temperature 的 TPD Profile。
此方式可用於研究 Surface Adsorption、Catalytic Intermediate、Hydrogen Retention、Thin Film Outgassing、Astrochemical Ice Desorption 與其他 UHV Thermal Desorption Phenomena。
Low Profile Ion Source
將 Ionisation Region 儘可能靠近 Desorption Surface，提高快速事件訊號收集效率。
在快速 TPD 或 Surface Desorption Experiment 中，Gas Species 從 Sample Surface 釋放後會快速擴散至 Vacuum Chamber。
若 Mass Spectrometer Ion Source 與 Sample 距離過遠，Gas Signal 可能因 Chamber Volume 與 Molecular Transport 而產生時間展寬，降低真正 Surface Event 的時間解析。
3F PIC 可配置 Low Profile Ion Source，使 Ionisation Region 能更靠近 Desorption Surface。
搭配 UHV-Compatible Mass Filter Shroud，可在維持分析器潔淨度與真空相容性的同時，提高 Desorbed Species 的收集效率。
此配置對快速 TPD、Surface Chemistry 與瞬態 Molecular Desorption 特別重要。
高速資料擷取與 Pulse Ion Counting
對快速 Desorption Event 進行高靈敏度、Wide Dynamic Range 即時記錄。
最高可達約 1000 Data Points / Second
Digital Pulse Ion Counting Detector 可直接計數離子事件，使系統在低訊號區域仍能保持優異靈敏度，同時涵蓋高強度 Signal。
Hiden 現行 RGA 技術資料列出 3F PIC 的 Fast Data Acquisition 可達最高約 1000 Data Points per Second，適合短時間內快速變化的 TPD Peaks 與 Gas Pulses。
與傳統較慢的 Full Mass Scan 相比，高速 Multiple Ion Monitoring 可將資料擷取集中於實驗真正重要的 Mass Channels，提高有效時間解析。
Multiple Ion Detection 多質量通道監測
可同時設定超過 100 個 Mass Channels，每個通道使用獨立分析參數。
3F PIC 的 Multiple Ion Detection Mode 可設定超過 100 個 Mass Channels。
每一個 Channel 可配置獨立 Mass Spectrometer Parameters，因此研究人員可針對不同 Species 最佳化 Dwell Time、Detector Condition 或其他量測參數。
分析 Species 可由 MASsoft Professional 內建 Mass Spectral Library 選擇，也可利用 NIST Mass Spectral Database 進行資料匯入與比對。
這對包含 H₂、H₂O、CO、CO₂、Hydrocarbons 或多種 Desorption Products 的複雜 TPD Experiment 特別實用。
Nanosecond Gating 與 MCS Time Resolution
針對 Pulsed Gas、Molecular Beam 與週期性快速事件提供奈秒級同步量測能力。
100 ns Gating
Gating Input 可與外部 Pulse Event 同步，原廠列示 Gating Resolution 可低至約 100 ns。
50 ns MCS Option
選配 Multi-Channel Scaler（MCS）模式可提供低至約 50 ns 的 Time Resolution，用於高度時間解析研究。
在 Pulsed Molecular Beam、Laser Desorption、Pulsed Gas Injection 或其他週期性事件中，系統可將 Detector Acquisition 與 Experiment Trigger 同步。
藉由重複累積特定時間窗中的 Ion Counts，可建立極短時間尺度內的 Mass Spectrometric Response。
7-Decade Continuous Dynamic Range
同時涵蓋微弱 Desorption Species 與高強度 Major Gas Signals。
TPD 與 UHV Gas Analysis 中，不同 Species 的訊號強度可能相差多個數量級。
3F PIC 的 Digital Detection 提供 7-Decade Continuous Log Scale，可在同一分析方法中觀察低濃度 Trace Species 與較高濃度主成分。
此能力能減少因 Detector Range Switching 造成的資料不連續，特別適合 Peak Intensity 跨越多個 Orders of Magnitude 的 Thermal Desorption Experiment。
Temperature 與 External Signal 同步
Mass Spectrometer Data、Sample Temperature 與外部 Trigger 可整合於同一實驗資料集。
3F PIC 提供 Analog 與 Digital Inputs，可接收外部 Temperature Signal、Acquisition Trigger 及其他 Experiment Parameters。
在 TPD Experiment 中，可將 Sample Temperature 與各 Mass Channel Signal 同步顯示，使研究人員直接分析 Desorption Peak 所對應的 Temperature。
若搭配適當的 Temperature Controller 與 Hiden Software，也可將 Temperature Ramp、Mass Spectrometer Control 與 Data Acquisition 整合至同一工作流程。
3F PIC 主要特色
針對 UHV、Fast Event、TPD 與高時間解析 Mass Spectrometry 最佳化。
- High Precision Triple Filter Quadrupole
- Digital Pulse Ion Counting Detector
- Low Profile Ion Source
- UHV-Compatible Mass Filter Shroud 選配
- Fast Data Acquisition
- 最高約 1000 Data Points / Second
- 7-Decade Continuous Dynamic Range
- Multiple Ion Detection 超過 100 Channels
- Analog / Digital External Inputs
- 100 ns Gating Resolution
- MCS Option 最低約 50 ns Time Resolution
- Sample Temperature 同步顯示
- NIST MS Database Integration
- MASsoft Professional Control
3F PIC 系統重點規格
依 Hiden Analytical 現行官方產品頁與最新 RGA 技術型錄整理。
| System Type | High Precision Triple Filter Quadrupole Mass Spectrometer |
|---|---|
| Primary Application | UHV TPD / Fast Event Gas Analysis / Surface Desorption Studies |
| Detector | Digital Pulse Ion Counting Detector |
| Ion Source | Low Profile Ion Source，可接近 Desorption Surface |
| Mass Filter Protection | UHV-Compatible Mass Filter Shroud 選配 |
| Data Acquisition | 最高約 1000 Data Points / Second |
| Dynamic Range | 7-Decade Continuous Log Scale |
| Multiple Ion Monitoring | 超過 100 Mass Channels，每個 Channel 可使用獨立 MS Parameters |
| Gating | External Gating Input，Resolution 低至約 100 ns |
| MCS Option | Time Resolution 最低約 50 ns |
| External Inputs | Analog / Digital Inputs for Trigger and Sample Temperature |
| Mass Library | Internal Species Library + NIST MS Database Import / Export |
| Software | MASsoft Professional；可依應用搭配 TPDsoft / EGAsoft |
| Instrument Control | USB 2.0 / RS232 / Ethernet |
3F PIC 典型應用
從 UHV TPD、表面反應到快速 Pulsed Gas 與高時間解析材料研究。
UHV TPD
同步量測 Sample Temperature 與 Desorbed Gas Species，建立高時間解析 Thermal Desorption Profile。
Surface Chemistry
研究 Adsorption、Desorption、Surface Reaction Intermediate 與 Binding Behaviour。
Hydrogen Desorption
分析 Hydrogen、Deuterium 與相關氣體由 Metals、Thin Films 或 Advanced Materials 中的 Thermal Release。
Catalysis
監測 Catalyst Surface 加熱或反應期間產生的快速氣體與反應產物。
Pulsed Gas Studies
利用 External Gating 與高速 Digital Detection 分析脈衝式 Gas Injection 或週期性快速事件。
Molecular Beam Studies
以快速時間解析研究 Pulsed Molecular Beam、Beam-Surface Interaction 與 Desorption Dynamics。
Astrochemistry
研究低溫 Ice、H₂O、CO、CH₃OH 等 Astrophysically Relevant Species 的 Thermal Desorption Behaviour。
UHV Surface Science
適用於需要極低 Background、近 Sample Ionisation 與高時間解析 Mass Spectrometry 的 Surface Science Research。
3F PIC 與一般 RGA 的差異
3F PIC 的核心不是單純 Vacuum Monitoring，而是高速、時間解析的 UHV Gas Analysis。
一般 RGA
主要進行 Vacuum Fingerprinting、Leak Detection、Background Gas、Outgassing 與長時間 Trend Monitoring。
3F PIC
著重 Fast Acquisition、Digital Ion Counting、Nanosecond Gating、Temperature Synchronisation 與 UHV TPD。
MASsoft Professional、TPDsoft 與 EGAsoft
依研究需求整合 Mass Spectrometer、Temperature Ramp、External Inputs 與資料分析。
3F PIC 標準可搭配 Hiden MASsoft Professional 進行 Mass Spectrometer Control、Multiple Ion Monitoring、Trend Display、Mass Spectrum Acquisition 與 Data Logging。
MASsoft Professional 可由內建 Library 或 NIST MS Database 選擇 Species，並支援外部裝置訊號輸入與顯示。
在 Thermal Desorption Application 中，可依系統配置搭配 TPDsoft，將 Temperature Ramp Control、Mass Spectrometer Data 與 Sample Temperature 整合於同一實驗流程。
若主要需求為 Evolved Gas Analysis，亦可利用 EGAsoft 將 Mass Spectrometer Signal 與 Temperature Data 同步記錄與分析。
- Mass Spectrum Acquisition
- Multiple Ion Monitoring
- 超過 100 Mass Channels
- Temperature / MS Signal Correlation
- Fast Trend Acquisition
- External Analog / Digital Input
- NIST Mass Spectral Database
- TPD Temperature Ramp Integration
- Data Export and Analysis
恩詠有限公司－Hiden 3F PIC UHV TPD 與快速氣體分析系統規劃
3F PIC 的實際分析能力與 Time Resolution 會受到 Mass Channel Number、Acquisition Mode、Gating Method、Sample-to-Ion-Source Distance、Vacuum Background、Target Species、Temperature Ramp 與 Experiment Trigger Architecture 影響。
恩詠有限公司可依客戶的UHV Chamber、TPD / Thermal Desorption Experiment、樣品溫度範圍、Target Species、Mass Range、Fast Event Duration、Multiple Ion Channels、External Trigger、Temperature Signal、Nanosecond Gating 與 Data Acquisition Speed，協助評估適合的 Hiden 3F PIC / 1000 Series PIC 系統配置。